Má na dosah nekonečný zdroj energie z hlubin Země. Vrtat jde všude, říká

1 měsíc starý 32

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Uprostřed pouště v americkém Utahu je asi tři kilometry hluboká díra, na jejímž dně je naděje na něco, po čem lidstvo stále víc touží - cesta k neomezenému přísunu tepla a energie.

Jeho zdrojem má být zemské jádro. To už pravda dlouho využívá celá řada geotermálních projektů. Z drtivé většiny jsou ale závislé na teple, které se na povrch dostalo přirozenou cestou - tedy například horkým pramenem.

Projekt FORGE chce ukázat, že to jde i jinak a ve větším měřítku.

„Naším hlavním cílem je dokázat, že rezervoáry s výměnou tepla lze vybudovat kdekoliv,“ řekl Seznam Zprávám vedoucí projektu Joseph Moore.

Americký geolog se svým týmem pracuje na implementaci nejnovějších technologií do tzv. EGS neboli geotermálních systémů generujících elektřinu bez potřeby přírodních konvenčních zdrojů. Pokud půjde všechno podle plánu, už za pár let by měl projekt přesvědčit svět, že EGS je budoucnost.

Budoucnost energetiky

Nové technologie s potenciálem vyvolat energetickou revoluci vznikají i v Česku. Svědčí o tom příklad českého chemika Tomáše Slaniny, který vyvíjí solární článek, co zároveň slouží jako baterie:

Jednoduchá myšlenka

Jak píše časopis Science, koncept je vlastně jednoduchý. Obecně se uvádí, že teplota půdy roste asi o 20 až 30 °C s každým kilometrem do hloubky. A to platí na drtivé většině míst po celém světě. Pokud tedy člověk udělá několik kilometrů hlubokou díru, dostane se do míst, kde jsou teploty dalece přesahující 100 °C.

Vyvrtat takovou díru už dlouho není velký problém. „Souvisí s tím ale několik velkých výzev. Lidé už se je snaží vyřešit od konce 70. let, “ řekl Moore s odkazem na mnoho neúspěšných EGS projektů z minulosti.

Po vyvrtání je totiž potřeba ještě teplo dostat na povrch, což se dělá tak, že se do hloubky napumpuje voda, nechá se ohřát a natáhne se zpět vzhůru.

A během toho se může hodně věcí pokazit.

Náročné provedení

Moorův tým o tom ví své. Jeho kolega, geomechanik John McLennan se o něco podobného pokoušel už v 80. letech. V horách v Novém Mexiku chtěl do prasklin v horninách napustit studenou vodu, navést ji do blízkého vrtu a vytvořit tak umělé horké prameny. Voda se ale zpět na povrch nikdy nedostala a pravděpodobně zmizela pryč skrz některou z vědci nezpozorovaných trhlin.

To samé se podle časopisu Science stalo i o desítky let později australskému geotermálnímu zařízení za 144 milionů dolarů. Voda nevytekla na povrch a projekt po pěti letech práce v roce 2016 skončil.

Na některých místech neúspěchy EGS projektů neskončily u promarněných investic a práce. V roce 2006 ve Švýcarsku došlo v důsledku jednoho z nich k menšímu zemětřesení. O 11 let dříve dokonce zemětřesení vyvolané pravděpodobně EGS projektem v Jižní Koreji dosáhlo 5,5 stupně, zabilo jednoho člověka a způsobilo škody v hodnotě 75 milionů dolarů.

Moore si tohle všechno moc dobře uvědomuje, přesto ale věří, že díky novým technologiím z těžařského průmyslu se to tentokrát podaří. Očividně o tom ostatně přesvědčil i americkou vládu, která projekt spolufinancuje.

Nové metody by měly zajistit eliminaci rizika zemětřesení i menší náklady. V širém okolí navíc není nic než neobydlená poušť.

Foto: Eric Larson, Flash Point SLC

Pohled shora na první vrt a jeho pusté okolí (zdroj: Eric Larson, Flash Point SLC).

„Tohle ještě nikdo nikdy nezkusil“

Jako hlavní změny v možnostech a přístupu, o které FORGE opírá své naděje na úspěch, Moore zmínil například o 50 % rychlejší vrtáky významně zlevňující provoz, možnost horizontálního vrtání, zapouzdření celého vrtu ocelovým pláštěm nebo lepší regulaci toku vody mimo jiné pomocí speciálních vrat, které přirovnal k žaluziím na okně.

„Využijeme technologie a postupy, které už se používají při těžbě plynu a ropy, ale dosud nikdo je nepoužil v geotermálním projektu,“ řekl Moore a dodal, že nad rámec toho vyvíjí i zcela nové nástroje. „To znamená, že to, co teď děláme, ještě nikdo před námi nezkusil,“ uvedl odborník.

Postup, jakým Moorův tým vrtá, je velmi podobný tzv. frakování, což je metoda vytváření puklin a získávání plynu či dalších paliv z hornin pomocí tekuté směsi (z většiny tvořené vodou). Geolog nicméně vyzdvihuje, že na rozdíl od těžařů jeho tým usiluje o to, aby tato voda neskončila na povrchu v odpadní nádrži, ale aby se poté, co se z ní uvolní teplo, vrátila zpět pod zem a takhle pořád dokola.

„Naším prvním cílem je zjistit, zda dokážeme propojit dva vrty a jestli to dokážeme udělat tak, že nám umožní extrakci tepla. A to je kritické, protože EGS projekty to teplo potřebují získávat velmi dlouho. Aby se to finančně vyplatilo, je potřeba tak 20 let,“ řekl.

Momentálně se podle Moora podařilo do prvního hotového vrtu napustit velké množství vody a vytvořit nebo zvětšit praskliny v hornině. Pro tým to znamená velký úspěch, ale zároveň je to jen první krok.

Foto: Seznam Zprávy

Ilustrace zjednodušeně ukazuje princip fungování EGS. Konkrétně u FORGE vrty povedou nejen vertikálně, ale i horizontálně.

Dále se lidé z FORGE chystají vyhloubit druhý vrt, kterým by měla voda proudit vzhůru. „Ten bude souběžný s prvním vrtem a povede nad ním. Voda se dole ohřeje a vztlak ji přirozeně požene vzhůru,“ vysvětlil Moore.

Dokončení druhého vrtu jeho tým plánuje na začátek roku 2023. „Pak uděláme rychlý test, který ověří, jestli tam je spojení a voda teče z jednoho vrtu do druhého,“ uvedl vědec s tím, že o úspěchu či neúspěchu bude pravděpodobně jasno nejspíš do pár měsíců od dokončení druhého vrtu.

Dalším krokem bude měření teploty vrtu a hledání míst, kde voda z hlubin sice trhlinami vystoupila vzhůru, ale nepřetekla do druhého vrtu, protože se nedostala přes těsnění. „Budeme mít ve vrtu velmi citlivé zařízení na měření teploty, takže bychom měli mít dobrý přehled o tom, kde se teplá voda skrývá a uděláme tam další otvory,“ popsal Moore další postup.

Za pár let od tohoto okamžiku by tak podle Moora mělo být jasno, jestli je s využitím nejnovějších technologií možné vybudovat tento „velký radiátor“.

Jestli to bude fungovat, neexistuje žádný limit

Pokud se to povede, udělá tým ještě jeden vrt a natáhne celý systém, v němž bude cirkulovat voda, na větší vzdálenost. Na praktické využití pro zajištění dodávek tepla či energie se FORGE v tuto chvílí soustředit neplánuje. Jeho hlavním cílem je otestovat, zda metoda funguje.

Pokud bude ale projekt úspěšný, mohlo by to povzbudit investory a iniciovat vznik mnoha EGS. Investice do oboru začínají proudit už teď. Science s odkazem na Jamie Beardovou, vedoucí neziskovky Project InnerSpace, která pomáhá hledat investory pro geotermální start-upy, napsal, že v USA od roku 2020 vzniklo víc jak 20 společností zaměřujících se na geotermální projekty, což je víc než za celou předešlou dekádu.

Moore vypíchl, že v Německu a ve Francii už existují malé elektrárny, které na stejném či podobném principu úspěšně fungují. Na otázku, co je s nimi špatně, že už samy o sobě neslouží jako příklad funkčnosti metody, Moore odpověděl následovně: „Není s nimi nic špatně. Jsou ale malé, protože mají omezení. Jedním z nich je to, že tam nebyly vytvořeny praskliny a není tam dost velký průtok, nebo z nich nevychází dostatečně teplá voda,“ řekl.

FORGE má nicméně podle Moora ukázat, že velké praskliny i průtok uměle vytvořit jdou a že je to bezpečné.

„Tyto geotermální systémy můžou vyhřívat budovy nebo vyrábět elektřinu po celém světě. Vrtat se dá všude a naším hlavním cílem je dokázat, že lze rezervoáry s výměnou tepla vybudovat kdekoliv,“ řekl. „Když se všechno povede, neexistuje v podstatě žádný limitující faktor,“ dodal.

Výzva do budoucna

Nelze nicméně očekávat, že za rok nebo dva z druhého vrtu vyteče horká voda a svět zajásá nad nekonečným zdrojem energie.

Jak už Moore řekl na začátku, EGS se ekonomicky vyplatí jen, když funguje dlouho a nikdo nemůže zaručit, že když se teplo bude dařit extrahovat třeba měsíc, půjde to stejně hladce i deset nebo dvacet let.

Jeden z hlavních problémů, který se během delších časových úseků bude muset řešit, je nasnadě - co když začne voda rozpálenou horninu časem rychleji ochlazovat, než ji bude zemské jádro ohřívat?

„Ano. Tohle je základní problém,“ přiznal Moore komplikaci na obzoru. I to by se ale podle něj mělo dát vyřešit.

„Budeme muset kontrolovat proud vody, abychom tomu předešli a zvažujeme celou řadu způsobů, jak to udělat,“ řekl geolog. „Možná využijeme technologii zavíratelných vrat, aby voda netekla pořád do stejného místa, možná bude stačit vodu jen o trochu přihřát například teplem ze Slunce už na povrchu, možná můžeme využít odpadní teplo z továren, které produkují hodně teplé odpadní vody,“ vyjmenoval několik nápadů.

To všechno je ale zatím otázka budoucnosti. Zatím FORGE usiluje o propojení tunelů. Teprve pak se bude moct posunout dál.

Zdroj